[發(fā)明專利]一種抑制含有勵(lì)磁限制的四階電力系統(tǒng)混沌振蕩的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010660840.6
• 申請(qǐng)日: 2020-07-10
• 公開（公告）號(hào): CN111817297B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于永進(jìn);王家斌;吉興全;張超;李明華;高麗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/00
• 分類號(hào): H02J3/00;H02J3/24
• 代理公司: 青島智地領(lǐng)創(chuàng)專利代理有限公司 37252
• 代理人: 肖峰

本發(fā)明公開了一種抑制含有勵(lì)磁限制的四階電力系統(tǒng)混沌振蕩的方法，涉及電氣工程技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括確定電力系統(tǒng)產(chǎn)生混沌振蕩時(shí)，電力系統(tǒng)中各個(gè)參數(shù)的取值；基于非奇異終端滑模控制，設(shè)計(jì)一個(gè)非奇異終端滑模控制器，抑制電力系統(tǒng)的混沌振蕩；在非奇異終端滑模控制器的基礎(chǔ)上，加入自適應(yīng)控制，設(shè)計(jì)一個(gè)自適應(yīng)非奇異終端滑模控制器，通過自適應(yīng)控制中設(shè)計(jì)的自適應(yīng)率對(duì)系統(tǒng)的阻尼系數(shù)和機(jī)械功率進(jìn)行估計(jì)，在阻尼系數(shù)和機(jī)械功率不確定的情況下，所設(shè)計(jì)的控制器也可以成功抑制電力系統(tǒng)的混沌振蕩；將設(shè)計(jì)的自適應(yīng)非奇異終端滑模控制器加入四階混沌電力系統(tǒng)中，并通過仿真驗(yàn)證自適應(yīng)非奇異終端滑模控制器的控制效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電氣工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種抑制含有勵(lì)磁限制的四階電力系統(tǒng)混沌振蕩的方法。

背景技術(shù)

混沌是在非線性系統(tǒng)中產(chǎn)生的一種類隨機(jī)現(xiàn)象，指的是一個(gè)確定的非線性系統(tǒng)，在一定條件下，其狀態(tài)量會(huì)呈現(xiàn)出類似隨機(jī)的復(fù)雜現(xiàn)象。電力系統(tǒng)作為典型的復(fù)雜非線性系統(tǒng)，其中存在著復(fù)雜的混沌動(dòng)力學(xué)行為。當(dāng)電力系統(tǒng)中參數(shù)發(fā)生變化或受到外界擾動(dòng)時(shí)，極易產(chǎn)生混沌振蕩現(xiàn)象，電力系統(tǒng)中的混沌振蕩現(xiàn)象會(huì)造成電壓失穩(wěn)、崩潰，嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，甚至?xí)斐纱竺娣e停電事故，給經(jīng)濟(jì)和人們的生活造成巨大的損失和嚴(yán)重的危害。

為了抑制電力系統(tǒng)中的混沌振蕩現(xiàn)象，保證電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運(yùn)行，人們提出了許多混沌振蕩控制方法，例如滑模控制、反饋控制、自適應(yīng)控制以及協(xié)同控制等。在提出的眾多混沌振蕩控制方法中，許多都是針對(duì)簡(jiǎn)單的二階電力系統(tǒng)，很難應(yīng)用到實(shí)際的電力系統(tǒng)中。為了更加貼近實(shí)際電力系統(tǒng)，目前人們主要研究高階電力系統(tǒng)的混沌振蕩控制方法。

滑模控制具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，響應(yīng)迅速，對(duì)參數(shù)變化以及環(huán)境擾動(dòng)不靈敏，無需在線識(shí)別等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛的應(yīng)用于電力系統(tǒng)混沌振蕩控制中。非奇異終端滑模控制可以實(shí)現(xiàn)被控系統(tǒng)有限時(shí)間內(nèi)的收斂，提高控制性能，同時(shí)還不會(huì)產(chǎn)生奇異性的問題。當(dāng)被控系統(tǒng)中含有未知參數(shù)時(shí)，自適應(yīng)控制可以在控制過程中，通過自適應(yīng)率對(duì)不確定的系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行不斷修正，從而實(shí)現(xiàn)良好的控制效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)含有勵(lì)磁限制的四階電力系統(tǒng)中的混沌振蕩，提出了一種基于自適應(yīng)非奇異終端滑模控制的控制方法，該方法可以在系統(tǒng)的阻尼系數(shù)和機(jī)械功率不確定的條件下，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)混沌振蕩的快速抑制。

本發(fā)明具體采用如下技術(shù)方案：

一種抑制含有勵(lì)磁限制的四階電力系統(tǒng)混沌振蕩的方法，包括以下步驟：

步驟①：建立四階電力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，當(dāng)電力系統(tǒng)產(chǎn)生混沌振蕩時(shí)，確定電力系統(tǒng)中各個(gè)參數(shù)的取值；

步驟②：基于非奇異終端滑模控制，設(shè)計(jì)一個(gè)非奇異終端滑模控制器，抑制電力系統(tǒng)的混沌振蕩；

步驟③：在非奇異終端滑模控制器的基礎(chǔ)上，加入自適應(yīng)控制，設(shè)計(jì)一個(gè)自適應(yīng)非奇異終端滑模控制器，通過自適應(yīng)控制中設(shè)計(jì)的自適應(yīng)率對(duì)電力系統(tǒng)的阻尼系數(shù)和機(jī)械功率進(jìn)行估計(jì)；

步驟④：將自適應(yīng)非奇異終端滑模控制器加入四階電力系統(tǒng)中，并通過仿真驗(yàn)證自適應(yīng)非奇異終端滑模控制器的控制效果。

優(yōu)選地，步驟①四階電力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型為式(1)：

其中，δ為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子相對(duì)角度；ω為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子相對(duì)角速度；E′為發(fā)電機(jī)定子側(cè)暫態(tài)電勢(shì)；E_fdr為勵(lì)磁限制器的輸入；M為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；f₀為系統(tǒng)電壓頻率；D為發(fā)電機(jī)的阻尼系數(shù)；P_T為發(fā)電機(jī)的機(jī)械輸入功率；x_d′為發(fā)電機(jī)d軸瞬態(tài)電抗；x為輸電線路電抗；x_d為發(fā)電機(jī)d軸同步電抗；T_A為勵(lì)磁控制器時(shí)間常數(shù)；K_A為勵(lì)磁控制器增益；E_fd0為勵(lì)磁控制器輸入?yún)⒖茧妷海籈_fd為勵(lì)磁限制器的輸出，表達(dá)式為